Question

11．元素镍（Ni）在溶液中+3价极不稳定，主要以Ni²⁺（绿色）、[Ni（NH₃）₆]²⁺（蓝色）、[Ni（CN）₄]^2-（橙黄色）、[Ni（CN）₅]^3-（深红色）等形式存在．Ni（OH）₂为难溶于水的浅绿色固体．
（1）Ni²⁺与Ag⁺化学性质相似．在NiSO₄溶液中逐滴加入氨水直至过量，可观察到的现象是绿色溶液变浅，同时有绿色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成蓝色溶液．溶液中某离子浓度≤1.0×10^-5mol•L^-1可认为沉淀完全．室温下Ni（OH）₂饱和溶液的pH=9，则溶液中的Ni²⁺恰好沉淀完全时的pH＜9（填“＞”或“=”或“＜”）．
（2）镍作为一种催化剂被广泛用于有机合成反应中，其制备原料是镍铝合金．通常用NaOH 浓液处理该合金可制得多孔结构的镍，制备过程发生反应的离子方程式为2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑．
（3）[Ni（CN）₄]^2-和[Ni（CN）₅]^3-在溶液中可相互转化．室温下，某溶液中[Ni（CN）₄]^2-的转化率（α）与平衡时c（CN^-）的关系如图所示．
①用离子方程式表示[Ni（CN）₄]^2-在溶液中的转化反应[Ni（CN）₄]^2-+CN^-?[Ni（CN）₅]^3-．
②由图可知平衡转化率为50%时，c（CN^-）=4amol•L^-1（用含a的代数式表示）．
③已知该反应的△H＜0，升高温度，该反应的平衡常数减小（选填“增大”或“减小”或“不变”）．
（4）NiO（OH）为难溶于水的黑色固体，但可溶于浓盐酸并形成绿色溶液，其离子方程式为2NiO（OH）+6H⁺+2Cl^-═2Ni²⁺+Cl₂↑+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）Ni²⁺与Ag⁺化学性质相似．在NiSO₄溶液中逐滴加入氨水，可形成NH₃配合物，Ni²⁺在溶液中是绿色，氨水是碱性，一开始形成Ni（OH）₂，是绿色沉淀，随着氨水的加入，沉淀溶解，生成配合物，溶液变为蓝色，溶液中某离子浓度≤1.0×10^-5mol/L可认为沉淀完全，室温下Ni（OH）₂饱和溶液的pH=9，这是完全形成沉淀时的pH，据此分析；
（2）镍铝合金中存在Ni和Al，处理该合金制得多孔结构的镍，溶解铝而不溶解Ni，可考虑用NaOH浓溶液处理，据此写出离子方程式；
（3）①[Ni（CN）₄]^2-和[Ni（CN）₅]^3-在溶液中可相互转化，是配位数发生改变，CN^-参与反应，据此写出反应的离子方程式；
②温度不变，则平衡常数不变，根据图象，已知平衡时c（CN^-）=amol/L时，[Ni（CN）₄]^2-的转化率为20%，据此计算反应的平衡常数，从而计算平衡转化率为50%时，平衡时CN^-的浓度；
③反应的△H＜0，表明反应是放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，正反应趋势减小，据此分析化学平衡常数的变化；
（4）NiO（OH）为难溶于水的黑色固体，但可溶于浓盐酸并形成绿色溶液，形成的是Ni²⁺，反应过程中，Ni的化合价降低，整体发生的是氧化还原反应，则Cl^-被氧化生成Cl₂，据此写出反应的离子方程式．

解答 解：（1）Ni²⁺与Ag⁺化学性质相似．在NiSO₄溶液中逐滴加入氨水，可形成NH₃配合物，Ni²⁺在溶液中是绿色，氨水是碱性，一开始形成Ni（OH）₂，是绿色沉淀，随着氨水的加入，沉淀溶解，生成配合物，溶液变为蓝色，因此可观察到的现象为绿色溶液变浅，同时有绿色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成蓝色溶液，
溶液中某离子浓度≤1.0×10^-5mol/L可认为沉淀完全，室温下Ni（OH）₂饱和溶液的pH=9，是完全形成沉淀时的pH值，此时溶液中Ni²⁺的浓度是很小的，而刚形成沉淀时，显然Ni²⁺的浓度不会这么小，因此刚形成沉淀时的pH值＜9，
故答案为：绿色溶液变浅，同时有绿色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成蓝色溶液；＜；
（2）镍铝合金中存在Ni和Al，处理该合金制得多孔结构的镍，溶解铝而不溶解Ni，可考虑用NaOH浓溶液处理，则反应的离子方程式为：2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑，
故答案为：NaOH；2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑；
（3）①[Ni（CN）₄]^2-和[Ni（CN）₅]^3-在溶液中可相互转化，是配位数发生改变，CN^-参与反应，则反应发生转化的离子方程式为：[Ni（CN）₄]^2-+CN^-?[Ni（CN）₅]^3-，
故答案为：[Ni（CN）₄]^2-+CN^-?[Ni（CN）₅]^3-；
②温度不变，则平衡常数不变，根据图象，已知平衡时c（CN^-）=amol/L时，[Ni（CN）₄]^2-的转化率为20%，则平衡时c（CN^-）=amol/L，设起始时[Ni（CN）₄]^2-的浓度为c₀mol/L，平衡时，c{[Ni（CN）₄]^2-}=c₀（1-α）mol/L，c{[Ni（CN）₅]^3-}=c₀αmol/L，所以反应的平衡常数为K=$\frac{c\{[Ni（CN）_{5}]^{3-}\}}{c（C{N}^{-}）c\{Ni（CN）_{4}]^{2-}\}}$=$\frac{{c}_{0}αmol/L}{{c}_{0}（1-α）mol/L×amol/L}$=$\frac{1}{4a}$L/mol，当[Ni（CN）₄]^2-平衡转化率α为50%时，则K=$\frac{αmol/L}{（1-α）mol/L×c（C{N}^{-}）}$=$\frac{1}{4a}L/mol$，可得平衡时c（CN^-）=4amol/L，
故答案为：4a；
③反应的△H＜0，表明反应是放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，正反应趋势减小，则反应的平衡常数减小，
故答案为：减小；
（4）NiO（OH）为难溶于水的黑色固体，但可溶于浓盐酸并形成绿色溶液，形成的是Ni²⁺，反应过程中，Ni的化合价降低，整体发生的是氧化还原反应，则Cl^-被氧化生成Cl₂，则反应的离子方程式为：2NiO（OH）+6H⁺+2Cl^-═2Ni²⁺+Cl₂↑+4H₂O，
故答案为：2NiO（OH）+6H⁺+2Cl^-═2Ni²⁺+Cl₂↑+4H₂O．

点评 本题主要考察化学原理部分知识，包含沉淀溶解配平，配合物的转化，离子方程式的书写与配平，化学平衡常数的计算，化学平衡的移动，氧化还原反应方程式的书写与配平，对于（1）问，需知道银氨溶液的配法，注意化学知识的迁移，是易错点，整体难度中等．